申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2023-12-21

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117819497A

主分类号：C01B23/00

分类号：C01B23/00;B01D46/00;B01J8/00;B01D53/22

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：本发明提供了一种从高氚重水箱顶空混合气中提取氦‑3的多膜耦合工艺，属于化学及化学工程领域。本发明的多膜耦合工艺以气体膜分离技术为核心，耦合集成催化氧化和低温冷凝技术，在高效浓缩氦‑3的同时，保证重水、氘气、氩气的充分回用；模拟结果表明，氦‑3特种气体的浓度可由1.0mol％提升至95.0mol％以上，单程回收率超过17.5％，循环回收率超过99.8％，与此同时，氩气的回用率超过99.8％，重水以及氘元素的总回用率超过99.95％。

主权项：1.一种从高氚重水箱顶空混合气中提取氦-3的多膜耦合工艺，其特征在于：从高氚重水箱1上部空间采出的顶空混合气S-1首先进入冷干机2，将温度降低至10℃，然后进入缓冲分液罐3，缓冲分液罐3底部排出的重水S-2返回高氚重水箱1，缓冲分液罐3顶部采出的气相物流进入第一压缩机4，增压后称之为高压顶空混合气S-3；高压顶空混合气S-3首先进入精密过滤器5截留夹带的固体颗粒，然后与高纯氧气S-4合股以后进入催化氧化反应器6，氘气与过量的氧气通过催化氧化反应转化为重水蒸汽，从催化氧化反应器6采出的物流称之为脱氘混合气S-5；脱氘混合气S-5首先进入恒温水箱7冷却至室温，然后进入分液罐8，从分液罐8底部排出的重水返回高氚重水箱1，从分液罐8顶部采出的气相物流进入冷冻脱水机9，将温度降低至-30℃以下，重水蒸汽在冷冻脱水机9中冻结分离，融化成为重水后从冷冻脱水机9底部采出返回高氚重水箱1，冷冻脱水机9顶部采出的气相物流进入恒温水箱7中加热至常温，称之为第一膜分离单元进料气S-6，进入第一膜分离单元10；第一膜分离单元10的渗余侧获得第一渗余气S-7，返回高氚重水箱1中，通过高氚重水箱1内底部的气流分布器11进入高氚重水底部，加速氦-3从高氚重水中解吸；第一膜分离单元10的渗透侧获得氦-3初步富集的第一渗透气S-8；第一渗透气S-8经第一缓冲罐12平衡压力后进入第二压缩机13，增压后进入恒温水箱7中冷却至室温，称之为第二膜分离单元进料气S-9，进入第二膜分离单元14；第二膜分离单元14的渗余侧获得第二渗余气S-10，返回缓冲分液罐3，进行循环分离；第二膜分离单元14的渗透侧获得氦-3再次富集的第二渗透气S-11；第二渗透气S-11经第二缓冲罐15平衡压力后进入第三压缩机16，增压后进入恒温水箱7中冷却至室温，称之为第三膜分离单元进料气S-12，进入第三膜分离单元17；第三膜分离单元17的渗余侧获得第三渗余气S-13，返回缓冲分液罐3，进行循环分离；第三膜分离单元17的渗透侧获得氦-3高度浓缩的第三渗透气S-14，其中氦-3的有效浓度超过95.0mol％；第三渗透气S-14经第三缓冲罐18平衡压力后进入第四压缩机19，增压以后进入恒温水箱7中冷却至室温，称之为氦-3粗产品S-15，然后进入高压氦-3储罐20。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 一种从高氚重水箱顶空混合气中提取氦-3的多膜耦合工艺

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